1、中华人民共和国国家标准人体全身振动环境的测量规范GB/T 13441 - 92 Speclricatlon ror measurement or human exposure 10 whole-body叫bratlonenvlronmenl 本标准参照采用国际标准ISO2631/1-1985 人体全身振动暴露的评价第A部分通用要求。1 主题内容与适用范围本标准规定了在作业现场或实验室内监测和研究人体全身振动环境的通用要求和准则，是评价和比较振动环境对人体的影响应当遵循的基础规范。本标准适用于通过支撑人体的接触面作用于人体的周期振动、随机振动或具布分布频谱的非周期性振动。作用于人体的其他振动环域
2、(如瞬态振动、连续冲击型振动)也可参照使用。2 引用标准GB 2298 机械振动冲击名词术语GB 3240 声学测量中的常用频率GB 3241 声和振动分析用的1/1和1/3倍频程滤波器3 术语3. 1 全身振动传输到整个身体的机械振动。3.2 全身振动环境通过支撑身体的接触面作用于整个身体的振动条件.3.3连续冲击型振动一系列重复的瞬态振动。3. 4 多轴向振动同时作用于身体的多子个方向的机械振动。3. 5 暴露时间机械振动作用于身体的持续时间。4 人体会身振动环境的特征描述4. 1 体轴坐标系以心脏为原点的直角坐标系是相对于人体解剖铀的。按人体解剖学的规定，豆相垂直的三个轴为:人体的背一胸
3、轴为X轴，右侧一左侧输为Y袖，脚一头轴为Z轴。体轴坐标系见下图。国技术监督局1992-04-25批准1992-12-01实施4.2振动作用方向GB/T 13441一92X X -一_-z描述人体振动效应的体轴坐标系4x，ay，aZ为X、Y、Z轴向的加速度X轴为背窒胸Y轴为右侧至左侧Z轴为脚(或臀)至头根据第4.1条的规定，振动作用方向分别为X轴向、Y轴向和Z轴向。人体承受振动时，沿着X轴向的加速度表示为句，沿着Y轴向的加速度表示为曲，沿着Z轴向的加速度表示为az.640 GB/T 13441-92 围绕各袖的旋转振动称为角振动。绕X铀的角振动称为滚转，绕Y轴的角振动称JJ俯仰，绕Z铀的角振动称
4、为偏转。4.3 串i量的量4. 3. 1 加速度是描述人体全身振动环境强度的基本量，以m/s为单位。注在生理学中，振动强度常习惯以z为单位表示加速度，当涉及本标准时应当用同际标准重力加速理值go(go9. 80665 mN)进行单位换算.4.3.2 振动的量值大小，以均方根值。m.s)表示。均方根值(r.m.s)的一般表达式为m. = 刊式中a(t)一一某时费tlt的加速度值，m/s2; T-一积分时间.s 0 4. 3. 3 振动的量级(简称振级)可用分贝(dB)表示。振动量级(L)的-般表达式为式中:ao 参考加速度，等于10-m/s0 L = 20 loglO乓巳。( 1 ) . ( 2
5、 ) 4. 3. 4 对含有离散频率成分的振动或随机振动应当进行频率分析。频率分析的带宽分割应当不大于1/3倍频程。分析结果表示为各1/3倍频带的均方根值。4. 3. 5 为了用一个单值表示不同轴向的人体全身振动环境，可进行振动量值的频率计权分析。分析可由具有计权特性网络的分析仪完成，亦可在1/3倍频程分析的基础上按以下公式计算。分析结果可表示为均方根值或分贝值。计算计权加速度均方根值(awe): awe = 5 (Wj Qj)2r/Z 式中=Wy-第1个1/3倍频带的计权系数，aj一第1个1/3倍频带的加速度均方根值，m/s2。计算计权振级(L .,) Lw =20 log川C:8(Wjay
6、)V/a, J j = 1 = 1010810 C:8 (Wj 10川川，)式中:LJ一一-第1个1/3倍频带的振级，dBo4. 3- 6 等效连续均方根值的计算法. ( 3 ) ( ,j ) 4.3.6.1 等放连续均方根侄(aq)，指在某一时间T内的平均振动量值。其一般表达式为:1， ; 13441-92 GB/T ( ,i ) a二Udz:12式中，a.(l) 某时间t的加速度均方根值，m/szc4. 3.6.2 对于离散测最，其等效连续均方根值可表达为:( 6 ) a u土af-rld式中:a , t，时间内测得的加速度均方根倍.m/s2; tz 序号，对应的时间，S;. n 最高序号
7、。茬1，固定，T二n l，-.则( 7 ) 1el = (.土afi/2ti一般为8s ，n应不小于8，以保证有效测量时间不小于1min 4. 3. 6.3 频率计权测量以仁计算方法适用于频率t权测量。但是以应为某时刻z的计权加速度山(1门。0，(1)应为Caw.(t汀，即某时lIt的it权加速度均方根值。对于离散测量，a，.应为人时间内测得的计权加速度均方根值(aw盯), 4. 3. 7 等效连续振级的计算法4. 3.7. 1 等效连续振级(L，)，指在某一时间T内的平均振级。其-般表达式为2. ( 8 ) ,d 川一民尸lh1-T /1lll、。O AV 9, = L 对F离散视!量，其等
8、效连续振级可表达为:4.3.7.2 (日)L叫二20log, 式巾zL，一-t，时间内测得的振级tdB;t，一一-序号，对应的时间，S0 若t，固定，T二n乱，贝1)L叫二20。(fE10队叮(1 Ij) 二10lo庭lJIf丁100, 1川飞n=TJt，一般为8s ，n应不小于8，以保证有效测量时间不小于1mino 4.3.7.3 频率计权测最以上计算方法适用于领率计权测量。但是，L;应为止时间内测得的f权振级(L.l 6-t 2 G/T 13441 -92 4. 3- 8 )j ( 描述振动信号的波!时Htl:l气、测比峰值囚数4. 3- 8.1 峰且时数的般表达式峰值(f) 峰值i叶都(
9、百万夜市石:Ti二174. 3. 8. 2 从Jllh归E信号计1?峰假回敬加速度时问历程中的最大峰值归) 峰也(问数4苓夜莲?主均方根fi1bicq4. 3- 8.3 从频率1权的Lfi17岭低时教 I权占斗的峰11 1:, ,., 1. ,- I 峰的问数一一一一一一L._L.一1il仪信号川叶月恨l式巾I/,.- . HZ信号的峰也振级:I川 1仪信号的专线连续振级。4.3.8.4 求取峰侦l耳敦的振动占U.14;持续IIJ间不得小r1 min。4.4 暴露时间. ( 11 ) . ( 12 ) . ( 13 ) 4. 4. 1 吁刊LI人体l1)断地暴保于址伯稳定的重复振动j时，其有效
10、总暴露时间等于各i生暴lt时间之扣。4.4.2 r.作I山不同振动tt值A，的131F段暴露时IlJt，组成时.)吃当计算等效总暴鼠时18Jl 4.4.3 等放总暴版时间7的i-11方法4. 4. 3. 1 : i，饶的范旧内边拉一个方便的名义值A然后根据相应的人体全身振动允许界限标准.找Jiltj1机j)恒的允许暴l1时|口J .用同样的厅法.对应每个A，均可战山中日1茧的4.4.3.2相对于名义在. .每个A，的等放暴摇时间为:口l1，等效于-H司力11)虫J)!l，的尖际11-j闷儿T IJ L ZFX E 4.4.3.3 对阴名义值，41的等效总暴露H，tfJJT 等于ft之和。l7?
11、11tz!飞51主 ， ( 14 ) ( i ) 4.4. 3.4 ltfl忖jT)是判断.等放总暴露时间是否超过人体全身振动可允许时间的决定叫素。这一比值不得小rI.HJ三七不得大f1 4. 4. 4 t轴10J振动同时发生时，应11分别描述作个轴向的等放总暴lli11、tIhJ 4.4.5 il-11有效总暴i辩时间戎等放总暴露时间时，其暴碍期间，不论是连续的，l也是问晰的以24h均限。5 测量位置5. 1 测liTKLIlyt)321在振，;1)专旦在给人休jiIJ人你接触的支撑界面上.nj l是女:陈结构的足他部位1.测们13GB/T 13441-92 点问当足-该接触面上最靠近中心的
12、点。5. 2 根据人体不同体位(坐、立、卧)，在确定测量位置时，首先必须确定主要支撑面(如a半年姿人的座位|刀，同时必须注意辅助支撑商(如:庵椅的靠背)。不论主支撑面或辅支撑面.布设的视点距离人体接触区域的中心均不应大于10cmo 5.3 如果支撑丽是刚性的，即具有硬接触面.测量可在此刚性面上进行。若支撑面是弹性的，例如在人体与振动结构之间存在座垫、靠垫等，即具有软接触面时，允许在人体与支撑丽之间放置一定形式的刚性托板(如，块形状适当的金属片)，但不能因此而影响通过支撑面传递给人体的振动或产生本来不存在的转动。报告中必须注明该装置的材料名称、性质和有关的物理特性。5.4 如果支撑丽上的测量不可
13、能实现时，可测支撑装置上相应的刚性结构点。但必须测定该点与支撑面之间的传递特性，并在计算传递给人体的实际振动时予以计入。报告中应当详细说明该传递系统的特性c6 测量仪器6. 1 测量仪器一般由传感器、放大器、指示器或记录器及附属装置(如z频率分析、计权网络)组成。可配lfU.合适的记录设备(如磁带记录仪)以采集信号供进一步分析。6. 2 根据被测部位的实际情况，选择适当的传感器(灵敏度、量程范围)。传感器的安装固定应符合本标准第4.1条和第5章的有关规定。传感器灵敏轴与坐标方向轴之间的偏差应不大于1000可采用附录A(参考件)所示的用以固定传感器的垫盘。6.3 测量仪器的频率范围应当不小于O.
14、1200 Hz.在此频率范围内应有足够的幅值动态范围。6.4 113倍频带的中心频率、边界频率以及滤波器的性能应当符合GB3240和GIl3241的规定。6.5 汁权网络的特性z对180Hz的振动信号计权，其频率响应特性应与各轴向人体暴露允许界限的特性相对应，即计权网络的插入损失应当符合下袤的规定。下表为相对于人体最敏感频率范围的it权系数。网络特性在两个指定的频率(az为6.3Hz和31.5 Hz ,ax ay为).25 Hz和31.5Hz)七的允差应当不大于士ldB，在其他频率范围内应当不大于+2dB.相对于人体敏感频率范围的计权系数频率计权系数Wj序号1( 1/3倍频带中心频率a, ax
15、、a，Hz dll dB 01 .0 0.50(-6) .00(0) 02 .25 0.56(-5) .00(0) 03 .60 0.63(-4) .刷)(0) 04 2.0 0.7(-3) 1.00(0) 05 2. 5 。.80(-2)0.80(-2) 06 3. 15 0.90(- 1) 0.63(-4) 07 4目。.00(0) 0.5( - 6) 08 5.0 1.00(0) 0.4(-8) 09 6.3 1.00(0) ().315(-10) 10 8.0 1.00(0) 0.25(-12) (i I I GB/T 13441-92 续表频率计权革数W, 序号(1/3倍颇带中心频率
16、)a, Ux、U，Hz dB dB 11 10. 0 。.80(-2)O. 2 (一1.1) 12 12.5 0.63(-4) O. 16( -lfj) 13 16.0 0.50(-6) 。.125(-18)14 20.0 。.40(-8)0.1(-20) 15 25.0 。.315 ( 10) 0.08(-22) 16 31. 5 0.25(-12) 0.063(- 21) 17 40.0 0.20(-14) 。.05(2() 18 50.0 0.16(-16) 0.0; ( -28) 19 63.0 0.125(-18) 0.0315(-30) 20 80.0 0.10(-20) O. 0
17、25( - 32) 注2人体最敏感频率范围za，振动:4-8Hzax、ay振动，1-2Hz. 6.6 仪器的指示部分应具有指示峰值和均方根值的功能回时间计权的时间常数应不小于1s tR分时间应不小于608，6.7仪器的校准实施测量之前，测量系统及加速度计校准系统均应处于检定的有效期之内，并进行Jt-.确地校准(灵敏度、频率响应特性、帽值线性度)。加速度计校准系统的误差应不大于士3%。7 测量条件7. 1 根据被砸y系统的运行条件如:运载器的运行速度、机器的转速).界面环填条件(如z路面、水面、高度)和载荷情况(设备和人员的负荷).首先应当选择常规工作状况，即系统的常规工况条件进行测鼓。需要和可
18、能的情况f.在高负荷和低负荷两极端工作状态及其与常规状态之间的过渡状态下进衍测驮7.2 支撑面上人体的体位姿势和动作、约束条件，应当取人们通常工作活动的自然状态。7.3 根据测量仪器的使用条件，应当注意其他环境条件温度、湿度、声场、磁场和电源等)对测撞的影响。8 测量方法B. 1 四点数目根据实际情况布设测点，但是在主支撑面的规定范围内必须设点。多点布设时应手同J测fit_, 8. 2 ilil点方向根据具体条件考虑测点方向。-般应进行同-测点或规定范围内测点的X、Y、Z之向测tJ.8.3 测量时间在测量条件相对稳定状态下，测量时间一般不得少于2minQ 8.4 取值方法!丁G/T 13441
19、-92 测量口I以使用模拟式仪表取值，也可使用数字式仪器显示、打印。8.4.1 峰值在测量的时间内读取峰值的最大值。若仪器具有峰值保持功能，则可直接取值。8.4.2 均方根值和振级指示器为指针显示时，观测时间8s.若指针稳定，可直接读取指不最值;若指针不稳定6T读指|摆动的中间值。记为a，(不同序号的均方根值)或L，(不同序号的振级)，分别按照第4.3.6条和4.3.7条iI算等效连续均方根值和等效连续振级团若仪器具有测定等效连续均方根值(a.，)或等效连续振级(L.)i1丁功能，则可直接取值。9 测量报告测量报告成包括以下内容:3. 测量场所(飞机、舰船、轮式车辆、履带车辆、工程机械、锻造、
20、铸造、冲L:t机、抛钞机、落抄机等hb. 测量部位和具体位置(座舱、驾驶舱、指挥室、操作控制室、轮机室、乘员宝、Ifl根等部位的具体位置); c 测点布设情况(数目、方向、被视l界I面情况、传感器安装罔定方式); d. 测量条件运行条件.行驶速度、机器转速，界面条件z路面、水面、高度，载荷情况=设备、人员，被测部位人体的体位姿势和活动状态，其他环境条件=温度、湿度、卢场等;e 可能的振动来源(发动机、动力装置、机械间隙或不平衡hi 测量仪器(名称、主要性能指标)主要性能指标:频率响应特性、动态特性、(时间常数)、动态范围、分辨率、均方根检波器的精度、频率分析和计权分析的方法和精度、计权网络特性
21、;g. 校准仪器(名称、性能); h. 测量和分析结果(峰值、均方根值或等效连续均方根值、计权振级或等效连续振级); i 测量持续时间和人体暴露时间;测量过程中可能影响结果的情况说明sk. 测量日期、地点gt 测量操作者及其技术状况。i ; N H 附加说明.GB/T 13441-92 附录A固定传感器的垫盘结构图(参考件IT 加速度计室橡匪或塑料75 200:3( 量装传盛器并输加剧性用的薄金属盔图Al用以固定传感器的垫盘结构图本标准由全国机械振动和冲击标准化技术委员会提出。本标准由全国机械振动和冲击标准化技术委员会归口。本标准由航天医学工程研究所负责起草。本标准主要起草人刘建忠。I J , i
